專利名稱：微波凝視成像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)、微波遙感及精確制導(dǎo)領(lǐng)域的成像技術(shù)，具體而言，本發(fā)明涉及微 波凝視成像的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的實(shí)孔徑成像雷達(dá)，包括波束掃描雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)及焦平面成像雷達(dá)等。對 于波束掃描雷達(dá)，由于波束覆蓋范圍的限制，需要利用機(jī)械掃描方式改變波束方向。如

圖1 所示，為常規(guī)的天線波束方向示意圖。相控陣?yán)走_(dá)用計(jì)算機(jī)控制波束的形成和掃描取代機(jī) 械掃描，它通過控制陣列天線的各個單元的相位和幅度以形成在空間滿足一定分布特性的 波束，并且能夠改變其掃描指向，克服了機(jī)械掃描帶來的問題。焦平面成像雷達(dá)則利用天線 系統(tǒng)的偏焦，實(shí)現(xiàn)多波束，然后利用多個“饋源”來探測焦面上的輻射，最后利用該信息進(jìn)行 成像。實(shí)孔徑雷達(dá)成像的分辨單元就是天線波束照射區(qū)域，即實(shí)孔徑雷達(dá)成像的空間分 辨率取決于天線孔徑，要提高分辨率就必須增大天線尺寸或者增加陣列數(shù)目。具體地說，單 波束掃描雷達(dá)需要減小天線波束寬度，增大天線的口徑。相控陣?yán)走_(dá)提高分辨率的方法本 質(zhì)上也是要減小波束寬度，根據(jù)陣列合成理論，需要增加陣元個數(shù)才能實(shí)現(xiàn)。焦平面成像雷 達(dá)是通過將多元單片式探測器陣列置于較大口徑的拋物反射面或者透鏡天線的焦面，利用 饋源陣列的偏焦，把收集到的目標(biāo)、背景的毫米波輻射能量聚焦于二維饋源陣列上。類似于 光學(xué)成像，其成像分辨率取決于天線孔徑，提高該體制雷達(dá)分辨率難度也是較大的。實(shí)孔徑 和焦平面成像雷達(dá)的發(fā)射信號均為固定形式的周期信號，不同時刻形成輻射場的波前分布 基本一致，當(dāng)輻射場與目標(biāo)相互作用時，散射場將一個波束內(nèi)的目標(biāo)信息融合在一起，目標(biāo) 信息雖然隱含在回信信號中，卻無法進(jìn)行提取，即每次接收回波包含的散射場信息均相同， 多次的積累只能提高信噪比，并不能帶來可用于目標(biāo)分辨的額外信息，這是傳統(tǒng)的實(shí)孔徑 和焦平面雷達(dá)成像分辨率取決于天線孔徑的根本原因。因此，有必要提出一種有效的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中雷達(dá)成像分辨率較低的 問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別通過時空兩維隨機(jī)輻射場的 微波凝視成像，克服傳統(tǒng)實(shí)孔徑雷達(dá)空間分辨率取決天線孔徑的缺陷，實(shí)現(xiàn)高分辨的微波 凝視成像。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于時空兩維隨機(jī)輻射場的微波凝視成像的方法，與傳 統(tǒng)的微波成像有本質(zhì)不同，微波成像波束為具有特種隨機(jī)分布特征的天線口面場，不再是 簡單的點(diǎn)源輻射，而是多相位中心輻射，且輻射信號為經(jīng)過特殊調(diào)制的隨機(jī)信號。所述微波凝視成像的方法包括以下步驟微波成像輻射源為具有特種隨機(jī)分布特征的天線口面場，對波束覆蓋目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行隨機(jī)輻射，形成具有時空兩維隨機(jī)分布特征的輻射場ψρ,Ο，既體現(xiàn)時間維的隨機(jī)特性， 同時體現(xiàn)空間維的隨機(jī)特性；輻射場O與被探測目標(biāo)相互作用后，形成回波散射場，由接收機(jī)接收散射回波 信號 K(P^ii)；所述回波散射場信號與目標(biāo)區(qū)域隨機(jī)輻射場ψρ,O進(jìn)行關(guān)聯(lián)成像處理， 反演和重構(gòu)待測區(qū)域的目標(biāo)圖像，實(shí)現(xiàn)微波凝視成像。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述輻射場ο為
權(quán)利要求
1.一種微波凝視成像的方法，其特征在于，包括以下步驟微波成像輻射源為具有特種隨機(jī)分布特征的天線口面場，對波束覆蓋目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行隨 機(jī)輻射，形成具備時、空兩維隨機(jī)分布特征的輻射場，其隨機(jī)特征表現(xiàn)為時、空兩維 理想的非相關(guān)特性；輻射場ψρ,Ο與被探測目標(biāo)相互作用后，形成回波散射場，由接收機(jī)接收散射回波信號^jr)-,將所述接收回波散射場信號與目標(biāo)區(qū)域隨機(jī)輻射場ψ^ )進(jìn)行時、空兩維關(guān) 聯(lián)成像處理，重構(gòu)待測區(qū)域的目標(biāo)空間信息分布，實(shí)現(xiàn)微波凝視成像。
2.如權(quán)利要求ι所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，所述隨機(jī)輻射場O為
3.如權(quán)利要求2所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，波束覆蓋目標(biāo)區(qū)域內(nèi)任意 不同分辨單元不6上的輻射場具有非相關(guān)特征，其非相關(guān)特性表征為
4.如權(quán)利要求2所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，不同時刻波束覆蓋目標(biāo)區(qū) 域內(nèi)的輻射場之間具有非相關(guān)特征，其非相關(guān)特性表征為
5.如權(quán)利要求2所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，所述接收機(jī)所接收到回波 散射場信號~為
6.如權(quán)利要求1所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，所述散射場為時不變的目 標(biāo)散射特性對時變的隨機(jī)輻射場的空間調(diào)制。
7.如權(quán)利要求1所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)對隱含在散射場中的目標(biāo)圖像進(jìn)行反演與重構(gòu)，對接收散射場與已知非相關(guān)隨機(jī)輻射場進(jìn)行時、空兩維關(guān) 聯(lián)成像處理上式中，X {}關(guān)聯(lián)圖像處理算法。
8.如權(quán)利要求1所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，增加凝視時間或照射次數(shù)， 散射場中所包含的目標(biāo)可辨識信息也隨之增多，通過融合多次關(guān)聯(lián)處理的信息，實(shí)現(xiàn)成像 空間分辨率的提升。
9.如權(quán)利要求1所述的微波凝視成像的方法，其特征在于，所述基于時空兩維輻射場 的微波凝視成像的方法應(yīng)用于同步軌道衛(wèi)星或空中懸停平臺載體上。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于時、空兩維隨機(jī)輻射場和關(guān)聯(lián)處理的微波凝視成像方法，包括特殊要求天線口面場對波束覆蓋的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行隨機(jī)輻射，形成具備時、空兩維隨機(jī)分布特征的輻射場要求同時滿足時間維和空間維的非相關(guān)特性；輻射場與被探測目標(biāo)相互作用后，由接收機(jī)接收回波散射場信號通過接收散射場與已知輻射場的關(guān)聯(lián)成像處理，提取出待測區(qū)域的目標(biāo)空間信息分布，實(shí)現(xiàn)微波凝視成像。本發(fā)明提出的上述方案，通過時、空兩維輻射場的關(guān)聯(lián)微波凝視成像，克服了傳統(tǒng)實(shí)孔徑雷達(dá)空間分辨率取決天線孔徑的缺陷，能實(shí)現(xiàn)高分辨的微波凝視成像。
文檔編號G01S7/41GK102141618SQ201110000699
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者周凌云, 周海飛, 徐浩, 楊予昊, 王東進(jìn), 陳衛(wèi)東 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)